JP3170313U - 生体組織の光線力学的療法のための装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生体組織の光線力学的療法のための装置を提供する。【解決手段】光源２と光源２を制御する制御装置３を有する光学的露光システムＩと、光感受性物質の懸濁液供給システムＩＩと、光感受性物質の懸濁液を光照射と同時に送達、および個別に光照射する装置ＩＩＩと、光学的露光システムＩおよび懸濁液供給システムＩＩの動作を制御する中央制御システム１とを有する。中央制御システム１は、光学的露光システムの制御装置３と、懸濁液供給システムＩＩとを接続する。【選択図】図１
Description
生体組織の光線力学的療法のための装置であって、少なくとも１つの光源と、光感受性物質供給システムと、光感受性物質の懸濁液の同時または別個投与および照射のためのシステムとから成る。
本装置は、悪性腫瘍、美的欠陥（ａｅｓｔｈｅｔｉｃ ｄｅｆｅｃｔｓ）、異なる皮膚（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｋｉｎ）、および粘膜疾患（ｍｕｃｏｕｓ ｔｕｎｉｃ ｄｉｓｅａｓｅｓ）、創傷、および潰瘍の治療の目的で人間および獣医学で適用される。
一般的な光線力学的療法では、光感受性物質の分子は、光の量子の吸収の後、励起状態に変換される。そのような励起状態において、２つの異なる化学反応が開始する。第１の反応タイプでは、生体基質の励起分子の直接相互作用により、フリーラジカルの生成を引き起こす。第２の反応タイプでは、前記励起光感受性物質は所謂三重項酸素（組織細胞内の通常の酸素）の分子と相互作用し、その結果一重項酸素の産生の触媒作用となる。一重項酸素は巨大な酸化電位を所有し、それはオゾンの酸化電位よりも大きい。双方の反応タイプの下では、光化学反応の結果として生じる産物は、生体の異常細胞に抑制効果を発揮し、そのようにして異常細胞を破壊する（Ｐｒｏｆ．Ｄｒ．Ｔａｍａｓ Ｖｉｄｏｃｚｉ，Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｈｏｔｏ−ｄｙｎａｍｉｃ ａｃｔｉｏｎ，Ｍａｇｙａｒ Ｋｅｍｉａｉ Ｆｏｌｙｏｉｒｔａ，Ｖｏｌｕｍｅ １１３，２００７，ｐａｇｅｓ ４４−４８）。
口粘膜の表面に位置する潰瘍の治療のための光線力学的療法の方法が、知られている。この周知の方法では、適切な５−アミノレブリン酸含有光感受性物質の適用が説明されている（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｐａｔｈｏｌｏｇｙ，Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ Ｒａｄｉｕｍ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｏｓｌｏ，１９９７，Ｊａｎ １５，７９（１２），２２８２−３０８）。
光線力学的療法の別の方法は、２００４年１月２０日付けのロシア特許第ＲＵ ２ ２２１ ６０５号で開示されている。悪性潰瘍の治療に光感受性物質を使用する装置であって、これは腫瘍向性剤（ｔｕｍｏｒ−ｔｒｏｐｉｃ ａｇｅｎｔ）を含む。光線力学的療法（ＰＤＴ）の一般的方法は、最初に適切な光感受性物質を受容体に投与し、次に治療可能な領域において許容濃度まで光感受性物質のレベルが上昇するのを待ち、最後に標的領域を適切な光源で照射する。標的領域の光感受性物質の分子は、光線を吸収し当該標的領域で発光反応および光化学反応を生じさせ、罹患組織を破壊する。この装置は、病理学的位相幾何学限定要素（ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒ）、画像セーバー（ｐｉｃｔｕｒｅ ｓａｖｅｒ）、アクション位相幾何学限定要素（ａｃｔｉｏｎ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒ）、病理学的位相幾何学データおよびアクション位相幾何学データの表示システム、および露光システムからなる診断モジュールを有する。前記露光システムは、レーザ光源と、時間管理システムと、標的領域の中へ光線を導く光学機器とを有する。前記診断モジュールは、照射モードを選択し、当該診断モジュールを制御する働きをする。前記病理学的位相幾何学限定要素は、前記光感受性物質の発光範囲に透過的なスペクトル窓を有する選択的光学機器を備えたビデオカメラを有する。照射光の波長範囲が前記光感受性物質のスペクトル吸収極大に相当したとき、光力学効果が最大に達する。
ＰＤＴ剤を活性化する別の装置が、２００９年１０月２７日付けのロシア特許第ＲＵ ２ ３７１ ２１６号で開示されている。ＰＤＴ剤を格納する収納用キャビティを有する装置であって、光源にも連結された光学機器が当該収納用キャビティの壁に固定されている。前記収納用キャビティはカバーを有し、このカバーはカバーが開いているとき電流回路を閉じて、光源があるとき起動するスイッチを有する。適切な光源は、標的領域にそれを適用する前にＰＤＴ溶液（光活性剤）を直接照射する。ＰＤＴ溶液はこのようにして活性化され、光活性状態から光活性済みのものに変換し、その後新規の生物活性特性を現出する。次に、前記光活性済みＰＤＴ溶液は標的領域に持ってこられ、その治療効果および／または美容効果を発揮する。光活性ＰＤＴ溶液は異なる形状（真性、コロイド状およびミセル溶液、ゲル、クリーム、単一および消散システム、エマルジョン、小胞状およびリポソームシステムなど）で市販されている。この周知の方法は、既に光活性済み溶液を生物活性状態で適用することを提供している。
実施形態でのそのような形態の装置は、光活性ＰＤＴ溶液を格納する器としておよびＰＤＴ溶液を露出して光照射をする光活性の装置としての双方で使用される。このような目的で、光源は、光活性溶液を格納する前記収納用キャビティに直接位置している。前記装置はさらに、前記光源に電力を供給する電源装置を有する。前記装置は、そのうな方法でＰＤＴ溶液を光活性するのに必要な光を照射し、この光照射は標的領域に供給する直前に前記収納用キャビティの適切な部位の光活性溶液に均一に影響を与える。光源は、ＵＶ範囲（２８０ｎｍから可視域の限界まで）、可視域、およびＩＲ範囲（それぞれ８４０ｎｍ〜１１００ｎｍおよび７０００ｎｍ〜１４０００ｎｍ）のインコヒーレントおよびコヒーレント、単色および非単色、一定およびパルス光源を含む群から選択される。光源および光照射モードの選択は、適用できるＰＤＴ溶液の特定のタイプ次第である。光活性プロセスの前は、ＰＤＴ溶液は前記収納キャビティの適切な部位に（すなわち生体の標的領域以外で）保持され、これにより組織による光活性プロセスへの影響がないことが保障される。それで、ＰＤＴ処理手順の効果が増加し、組織内では不活化可能として知られている基質をＰＤＴ溶液として適用する新しい方法を提供する。光照射は、光への露出により治療的にまたは美容的に有効な合成物に転換されるＰＤＴ溶液の光活性成分だけでなく、前記溶液の補助成分として働き、例えば合成物および／または構造が組織の表面の限界を超えて組織に中へ深く溶液を送達する媒体（例えば、経皮媒体）として使用される。
この周知のＰＤＴ方法の欠点は、生体組織外でＰＤＴ溶液を活性化する必要があることであり、組織での有益な効果が制限される。
ＰＤＴ効果は、一重項酸素の寿命がほんの数ミリ秒であるため、光感受性物質の懸濁液の投与と、それへのレーザ光照射とを同時に行えるかにかかっている。
ＳＣＨＡＬＩ−ＬＡＳという名でＰＤＴ装置の実施形態がよく知られおり、これは光チャネル（光照射）と流動懸濁液チャネル（ＰＤＴ溶液の送達）とを有する（Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ａ．Ｋｕｒｋａｙｅｖ，Ｂｕｄａｐｅｓｔ ２００８，ｐ．７５を参照）。前記装置はＹ字型本体を有し、１つのアームを使用して当該Ｙ字型本体の主チャネルの中へ流れる光感受性物質を供給し、別のアームを使用して光源から前記Ｙ字型本体の主チャネルの中へ光を供給し、好ましくは適切に選択され備え付けられた光ファイバーが用いられる。好ましくは、前記Ｙ字型本体の主チャネルの中へ流れる前記光感受性物質の懸濁液の流量は、前記光ファイバーによって供給される光度に基づいて選択される。前記装置はさらに、光感受性物質を標的領域に供給する方法に基づいて、カテーテル、注射針、または噴霧器を有する。前記装置の実施形態は、標的領域への光感受性物質の供給およびその同時活性化を提供している、ところが流動形態の光感受性物質は光線の光学光伝導体の機能を果たす。ヘテロクリスタル・ミネラル（ｈｅｔｅｒｏｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｎｅｒａｌｓ）のナノ粒子が、光感受性物質として選択される。好ましくは、ルチル（Ｒｕｔｉｌ）、チタン石（Ｓｐｈｅｎｅ（Ｔｉｔａｎｉｔ））、ロパライト（Ｌｏｐａｒｉｔｅ）、ペロブスカイト(Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ)、アナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）、イルメナイト（Ｉｌｍｅｎｉｔｅ）、ロイコトキシン（Ｌｅｕｋｏｘｅｎ）、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ベリテ（Ｂｅｒｉｔｅ）、輝銀鉱（Ａｒｇｙｒｉｔｅ）、グラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）、およびシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）のナノ粒子である。この実施形態では、ヘテロクリスタル・ミネラルは、シリコン、チタン、および鉄の酸化物を含む。前記実施形態でのナノ粒子は透明な懸濁液の形態で使用され、一種の光導電体の役割を果たす（２００５年１０月２８日付けの欧州特許第ＥＰ１７７９８５５号）。
Ｓｃｈａｌｉ ＡＧ社は、安定化したＳｉＯ２およびＴｉＯ２ｗナノ懸濁液の形態の一連の薬剤を開発した。ナノ懸濁液下では、上述の二酸化物の安定した水性懸濁液として理解される。前記薬剤は天然物である。天然生ミネラルの全ての処理ステージにおいて、機械および熱電技術が適用され、最初のナノ結晶構造およびミネラル特性が保持される（ＳＣＨＡＬＩ ＡＧ，Ｍａｕｒｅｎ米国フロリダ州）。
しかし、ＳＣＨＡＬＩ−ＬＡＳ装置の動作では、高い資格を有する医師、光感受性物質供給モードの連続的な制御および補正、およびどんな場合にレーザ光照射の手動操作が要求される。
本考案の目的は、生体組織の中へ光感受性物質を投与する間、あらゆる照射モード（また、特にパルスモード）の光照射によって光感受性物質の流動懸濁液を活発化させることにより、生体組織の光線力学的療法（ＰＴＤ）のための適切な装置を提供する。
本考案の技術的手段は、前記装置が、懸濁液供給システムと、光学的露光システムの少なくとも１つの光源の制御装置とに接続する中央制御システムを有し、この中央制御システムが双方のシステムの同時または別個の動作を可能にするという洞察に基づいている。本考案は、生体組織のＰＤＴ効果が少なくとも１つの光源の動作パラメータおよび懸濁液供給パラメータの双方の通常自動制御を介して増加するという洞察に基づいている。投与の間直接光によって活性化される光感受性物質は、治療目的に基づいて、自然の腔の中にまたは生体の皮膚表面から深い位置の臓器／細胞の中に送達することが可能である。
少なくとも１つの光源が、光照射露光に使用される。前記少なくとも１つの光源は、高出力且つ広い範囲の波長の光源、単一ＬＥＤｓ、マトリックス配列下のＬＥＤｓ、ハロゲン光源、レーザーダイオード、およびレーザー光源を含む群から選択され、<２０Ｗの出力電力で３８０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の波長の光の照射を可能にする。光照射周波数は、インパルスモードでの動作の間０〜１０Ｋｈｚの範囲で修正が可能であり、最大の出力電力は１Ｗ〜１０ｋＷであり、インパルスモードでの周波数変調は好ましくは０〜１０ｋＨｚの範囲であり、インパルス持続期間は活性化の要求に基づいて１００ｎｓ〜１０ｍｓである。前記懸濁液供給システムは、好ましくは、１つの注入ポンプを有し、光感受性物質の懸濁液を１時間当たり１００ｍｌ〜２０００ｍｌの速さで供給する。好ましくは、流量、光感受性物質の懸濁率（ｒａｔｅ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）、および照射光の強度はそれぞれお互いに独立している。このような方法で、生体組織における光感受性物質の影響の効果が大幅に高められる。
深い位置にある組織の中に光感受性物質の懸濁液を注入する、光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステムは、注射針を有する。
光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステムは、生体の自然な腔の中への懸濁液の投与を可能にするカニューレを有することもできる。
好ましくは、光感受性物質の懸濁液は、金属酸化物のナノ粒子および／またはヘテロクリスタル・ミネラル（ｈｅｔｅｒｏｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｎｅｒａｌｓ）の酸化シリコンを含む。活性酸素の形態は、生体の標的領域の中に懸濁液を投与する時に直ちに生成される。光感受性物質の正確な投与および光照射によるそれの同時活性化によって、健康な組織は損傷も圧迫（ストレス）のいずれも受けない。前記装置は、潰瘍および悪性腫瘍の治療に使用され、また美容治療（ａｅｓｔｈｅｔｉｃ ｔｈｅｒａｐｙ）に適用することもできる。
光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステムは、主チャネルに流れ込む２つのアームを有するＹ字型本体を含み、１つのアームは懸濁液供給システムに接続され、別のアームは光学的露光システムに連結している。
前記Ｙ字型本体の１つのアームは、好ましくは、前記懸濁液供給システムの注入ポンプに接続されている。
前記Ｙ字型本体の別のアームは、好ましくは、光導波路を介して前記光学的露光システムに連結されている。
装置は、光学的露光システム（Ｉ）と、懸濁液供給システム（ＩＩ）と、光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）とを有する。
前記光学的露光システム（Ｉ）は、光照射および波長を提供する少なくとも１つの光源（２）を有する。前記少なくともつの光源（２）は、光を前記光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）に向けて、適切に選択された光学機器（６）を介して光導波路（１３）の中へ送る。前記光学機器（６）を通る、前記少なくとも１つの光源（２）からの光線は、前記光導波路（１３）の例えば６００μｍの内径の中に収束される。電力供給システム（７）は、電力を前記少なくとも１つの光源（２）およびその制御装置（３）に供給する。一方で、前記制御装置（３）は前記光学的露光システム（Ｉ）の中央制御システム（１）に接続し、さらに前記少なくとも１つの光源（２）の電力供給システム（７）からデータを取得する。前記少なくとも１つの光源（２）の前記制御装置（３）はまた、前記少なくとも１つの光源（２）用の冷却ユニット（４）に接続されている。前記冷却ユニット（４）は、ペルチェ素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）およびベンチレータを有することができる。制御センサ（５）は動作電圧を制御および設定し、前記光学機器（６）を通って収束する光照射のパラメータを決定する。
前記光学的露光システム（Ｉ）の前記中央制御システム（１）はさらに、電源装置（１１）と、動作の命令および加工パラメーターに関するデータ入力システム（１２）とに接続されている。前記光学的露光システム（Ｉ）は、関係するデータチャネルを介して前記懸濁液供給システム（ＩＩ）に連結されている。
前記懸濁液供給システム（ＩＩ）は、は電力源（１０）に接続される制御装置（９）を有する。前記制御装置（９）は、望ましい量の光感受性物質の懸濁液を前記懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）の中に同時または別個に供給することが可能な方法で、注入ポンプ（８）に接続される。
前記光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）は、１つの主チャネルに流れ込む２つのアーム（１４、１５）を有する本質的にＹ字型の本体から成っている。１つのアーム（１４）は、前記注入ポンプ（８）に連結されるような特別な方法で、前記懸濁液供給システム（ＩＩ）に接続されている。前記Ｙ字型本体の別のアーム（１５）は、前記光導波路（１３）を介して、前記光学的露光システム（Ｉ）に連結されている。前記システム（ＩＩＩ）の主チャネルは、懸濁液を深く位置する組織に注入することが可能な注射針（１６）または懸濁液を生体の自然な腔の中へ送達可能なカニューレのそれぞれで端部を形成している。
前記光線力学的療法の装置は、前記データ入力システム（１２）（例えば、タッチスクリーン）を介して入力されたパラメータを介して前記中央制御システム（１）によって動作される。前記中央制御システム（１）は、前記懸濁液供給システム（ＩＩ）の制御装置（９）および前記光源（２）の制御装置（３）に接続される。本考案の装置は、双方のシステム（光学的露光システム（Ｉ）および懸濁液供給システム（ＩＩ））の別個の動作を提供するとともに、活性化された光感受性物質の投与の間生体の組織の最適治療を可能にする。
Claims (9)
- 生体組織の光線力学的療法のための装置であって、
高出力且つ広い範囲の波長の光源、単一ＬＥＤ、マトリックス配列のＬＥＤ、ハロゲン光源、レーザーダイオード、およびレーザー光源を含む群から選択される少なくとも１つの光源（２）から成る光学的露光システム（Ｉ）と、
懸濁液供給システム（ＩＩ）と、
光感受性物質の懸濁液の同時および別個照射のための装置（ＩＩＩ）と
を有し、
中央制御システム（１）は前記懸濁液供給システム（ＩＩ）および前記光学的露光システム（Ｉ）の少なくとも１つの光源（２）の制御装置（３）に接続している
装置。 - 請求項１記載の装置はにおいて、前記少なくとも１つの光源（２）は、最大２０Ｗの電力で３８０ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲の波長の光の照射を可能にするものである。
- 請求項１または２記載の装置において、前記懸濁液供給システム（ＩＩ）は注入ポンプ（８）を有し、１時間当たり１００ｍｌ〜２０００ｍｌの速度で懸濁液の送達を可能にするものである。
- 請求項１〜３記載の装置において、前記光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）は、光感受性物質の懸濁液を深く位置する組織に標的送達することを可能にする注射針（１６）を有するものである。
- 請求項１〜３記載の装置において、前記光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）は、光感受性物質の懸濁液を生体の自然な腔の中へ標的送達することを可能にするカニューレを有するものである。
- 請求項１〜５記載の装置において、前記光感受性物質の懸濁液は、金属酸化物のナノ粒子および／またはヘテロクリスタル・ミネラル（ｈｅｔｅｒｏｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｎｅｒａｌｓ）の酸化シリコンを含むものである。
- 請求項１〜６記載の装置において、前記光感受性物質の懸濁液の同時送達および照射のためのシステム（ＩＩＩ）は、１つの主チャネルに流れ込む２つのアーム（１４、１５）から成る本質的にＹ字型本体を有し、当該１つのアーム（１４）は前記懸濁液供給システム（ＩＩ）に接続し、当該別のアーム（１５）は前記光学的露光システム（Ｉ）と連結しているものである。
- 請求項７記載の装置において、前記Ｙ字型本体のアーム（１４）は、前記懸濁液供給システム（ＩＩ）の注入ポンプ（８）に接続されているものである。
- 請求項７または８記載の装置において、前記Ｙ字型本体のアーム（１５）は、光導波路（１３）を介して前記光学的露光システム（Ｉ）に連結されているものである。
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